Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Historia lubi się powtarzać... Ewolucja też?

Rekomendowane odpowiedzi

Skąd w przyrodzie wzięły się jady? Najprawdopodobniej istnieje na ten temat pojedyncza odpowiedź, lecz ewolucja genów odpowiedzialnych za syntezę toksyn wytwarzanych przez jeden z gatunków ryjówek i pewną jaszczurkę jest co najmniej interesująca. Okazuje się, że sekwencje te powstały w toku niemal identycznych zmian w DNA i są znacznie zmodyfikowanymi wersjami... nieszkodliwego enzymu regulującego krzepliwość krwi.

Odkrycia dokonano podczas badań nad enzymem BLTX, wytwarzanym przez ryjówkę krótkoogoniastą (Blarina brevicauda). Jak wykazały badania genu kodującego to białko, wykazuje on wysoki stopień zgodności z genem kodującym kalikreinę-1 - enzym wytwarzany głównie przez gruczoły ślinowe, biorący udział w regulacji krzepliwości krwi. 

Z przeprowadzonych analiz wynika, że w toku ewolucji sekwencja kodująca kalikreinę-1 przeszła serię przemian, których efektem było znaczne zwiększenie jej aktywności. Zmodyfikowana wersja enzymu działa tak silnie, że po ugryzieniu przez ryjówkę i przedostaniu się do organizmu ofiary powoduje ona zaburzenia krzepliwości krwi, paraliż i śmierć zaatakowanego zwierzęcia.

Prawdopoobnie najciekawsze były jednak wyniki badania innej toksyny podobnej do kalikreiny-1, wytwarzanej przez meksykańską jaszczurkę Heloderma horridum. Białko to, noszące nazwę GTX, nie tylko rozwinęło się w toku ewolucji jako pochodna kalikreiny-1, lecz dodatkowo proces ten zaszedł w wyniku pojawieniu się niemal identycznych zmian w DNA kodującego je genu.

Konsekwencją modyfikacji było pojawienie się w cząsteczce proteiny dodatkowych pętli łańcucha aminokwasowego, które powodowały szersze "otwarcie" tzw. centrum aktywnego. Ostatecznym efektem było wspomniane zwiększenie aktywności enzymatycznej.

Zdaniem głównej autorki odkrycia, Hopi Hoekstry z Harvard University, mechanizmy podobne do zaobserwowanych mogły zajść w historii ewolucji wielokrotnie. Doskonale tłumaczyłyby one, w jaki sposób nieszkodliwe enzymy pełniące różnorakie funkcje fizjologiczne mogły stać się niebezpieczną bronią zdolną do zabijania innych zwierząt.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
kalikreinę-1 - enzym wytwarzany głównie przez gruczoły ślinowe

 

tak, ale kalikreina osoczowa (biorąca udział w regulacji krzepliwości krwi, o ktorej mowa w artykule) jest syntetyzowana w hepatocytach. chyba ze sie myle :-X

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Nie tylko w hepatocytach. Gruczoły też ją wytwarzają, a z artykułu wynikałoby, że modyfikacji uległa właśnie kopia(?) genu aktywna w śliniankach.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Wiele gatunków zwierząt jest jadowitych. Możliwość wytwarzania jadu pojawiła się wielokrotnie w trakcie ewolucji. U ssaków jest to jednak rzadkie zjawisko. Znamy m.in. dwa gatunki jadowitych ryjówek. Jeden z nich blarina krótkoogonowa zamieszkująca Amerykę Północną. Drugi, rzęsorek rzeczek, powszechnie występuje w Polsce i sądzono, że jest naszym jedynym jadowitym ssakiem. Teraz Krzysztof Kowalski z Uniwersytetu  Mikołaja Kopernika w Toruniu i Paweł Marciniak oraz Leszek Rychlik z Uniwersytetu Adama Mickiewicza zidentyfikowali drugi polski gatunek jadowitego ssaka.
      Zawarty w ślinie jad rzęsorka rzeczka ma silne właściwości paraliżujące, dzięki czemu zwierzę może unieruchamiać ofiarę i przechowywać ją w stanie śpiączki. Kowalski, Marciniak i Rychlik pobrali wyciąg ze ślinianek rzęsorka rzeczka oraz jednego z najpospolitszych polskich ssaków, ryjówki aksamitnej. Sprawdzili następnie, jak próbki te wpływają na erytrocyty z krwi żab z rodzaju Peophylax. Naukowcy postanowili w ten sposób sprawdzić prawdziwość sugestii sprzed 400 lat, jakoby ryjówka aksamitna była jadowita.
      Badania naukowe potwierdziły to, co wiedzieli nasi przodkowie. Uczeni zdobyli pierwsze eksperymentalne dowody na obecność jadu w ślinie ryjówki aksamitnej. Próbka ze ślinianek powodowała bowiem silną hemolizę, czyli przechodzenie hemoglobiny do osocza w wyniku zniszczenia erytrocytów.
      Uzyskane przez nas wyniki jasno pokazują, że jad ryjówek wywołuje hemolizę, pozwalając tym zwierzętom na polowanie na większą zdobycz. Wykazaliśmy, że jeden z członków licznego rodzaju Sorex jest jadowity. Jest więc prawdopodobne, że wytwarzanie jadu wśród ryjówkowatych i innych ssaków z rzędu owadożerów (Eulipotyphia), jest znacznie bardziej rozpowszechnione, niż się przypuszcza, czytamy w pracy opublikowanej na łamach Zoological Letters.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Helicobacter pylori to jedyne bakterie, które są w stanie przeżyć w ludzkim żołądku. Zakażenie zwiększa ryzyko raka żołądka. Naukowcom dopiero teraz udało się jednak opisać, w jaki sposób bakteryjne toksyny zaburzają pracę mitochondriów i prowadzą do wzmożonej apoptozy.
      Jak wyjaśnia prof. Steven Blanke z University of Illinois, jedną z oznak przewlekłego zakażenia H. pylori jest nasilenie apoptozy. Może się to przyczyniać do rozwoju raka na kilka sposobów. Po pierwsze, apoptoza uszkadza nabłonek błony śluzowej żołądka, a chroniczne uszkodzenie jakiejkolwiek tkanki stanowi czynnik ryzyka nowotworu. Po drugie, zwiększenie liczby apoptycznych komórek może napędzać hipernamnażanie komórek macierzystych, które mają naprawiać szkody. Zwiększa to prawdopodobieństwo mutacji i nowotworu.
      Wcześniejsze studia pokazały, że VacA, białkowa toksyna wytwarzana przez H. pylori, uruchamia apoptozę. Nie było jednak wiadomo, jaki mechanizm leży u podłoża tego zjawiska. Naukowcy ustalili tylko, że VacA obiera na cel mitochondria. By zrozumieć, co dzieje się podczas ataku bakterii na żołądek, trzeba pamiętać, że zaspokajając potrzeby energetyczne, w zdrowej komórce mitochondria zlewają się i tworzą wydajne sieci i że nie są one tylko centrami energetycznymi, ponieważ regulują także śmierć komórkową.
      Badając, jak komórki reagują na zakażenie H. pylori, Amerykanie zauważyli, że bakterie wywołują rozszczepianie mitochondriów. Fuzja i rozszczepianie to 2 dynamiczne, przeciwstawne procesy, które muszą pozostawać w równowadze, by regulować strukturę i funkcjonowanie mitochondriów. Infekcja H. pylori lub podanie samej VacA daje jednak przewagę rozszczepowi.
      Zespół Blanke'a odkrył, że VacA przyciąga do mitochondriów białko gospodarza Drp1. Kolejne eksperymenty pokazały, że związany z Drp1 rozpad sieci mitochondrialnych prowadził do aktywacji stymulującej apoptozę proteiny Bax.
      Związek między działaniem VacA na mitochondria i zależną od Bax śmiercią komórkową nie był wcześniej znany - podkreśla Blanke.
      Dysfunkcje mitochondrialne wiążą się z wieloma chorobami: od nowotworów po choroby neurodegeneracyjne, takie jak parkinsonizm czy alzheimeryzm. Dotąd, mimo że wiedziano, że kilkadziesiąt bakterii i wirusów bezpośrednio atakuje mitochondria, nie dysponowano jednak metodologią badania potencjalnego związku między infekcjami bakteryjnymi a chorobami mitochondrialnymi. Dzięki pracom zespołu Blanke'a zyskano potrzebne do tego narzędzie.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Gryzonie z rodzaju Neotoma, które żyją na pustyniach południowego zachodu USA, żywią się toksycznymi roślinami. Poza tym na zamieszkiwanych przez nie terenach niewiele można znaleźć do jedzenia. By poradzić sobie z trującą dietą, zwierzęta stosują kilka trików: kosztują różnych toksycznych roślin, zjadają mniejsze posiłki, zwiększają upływający między nimi czas i jeśli jest dostępna, piją więcej wody (Functional Ecology).
      Przez dziesięciolecia próbowaliśmy zrozumieć, jak roślinożercy radzą sobie z toksyczną dietą. To studium porównuje przedstawicieli rodzaju Neotoma, którzy żywią się pojedynczą rośliną – jałowcem - z innym gatunkiem zjadającym kilka rodzajów roślin, w tym niewielkie ilości jałowca. Próbujemy zrozumieć, jak gryzonie regulują dawkę toksycznych związków, obserwując, jak często i ile jedzą. Odkryliśmy, że Neotoma jedzące wiele rodzajów roślin skuteczniej ograniczają spożycie toksyn od zwierząt z menu składającym się wyłącznie z jałowca – wyjaśnia prof. Denise Dearing z University of Utah.
      Wyspecjalizowany gatunek (jedzący tylko jałowiec) wytworzył w toku ewolucji enzym wątrobowy, który pozwala na zmetabolizowanie dużych ilości toksyn jałowca. Gatunek holistyczny, który może przetworzyć niewielkie ilości różnych fitotoksyn, zmienia zaś swoje zachowania konsumpcyjne, by uniknąć zbyt dużych stężeń trucizn.
      Z Dearing współpracowali Ann-Marie Torregrossa (obecnie na Uniwersytecie Stanowym Florydy) oraz Anthony Azzara of Bristol-Myers Squibb.
      Amerykanie badali dwa nocne gatunki Neotoma z obszaru Wielkiej Kotliny: szczura drzewnego Neotoma albigula, który żywi się m.in. jałowcem, Artemisia tridentata i jukką, a także wyspecjalizowanego Neotoma stephensi, którego dieta w 90% składa się z jałowca. Jedenaście N. albigula schwytano w Castle Valley w Utah, a 7 N. stephensi w pobliżu Wupatki National Monument w Arizonie.
      Podczas eksperymentów obu gatunkom podawano coraz większe ilości zwykłego pożywienia N. stephensi – jałowca Juniperus monosperma. Roślina ta zawiera kilkadziesiąt terpenów, zwłaszcza α-pinen. Powoduje on utratę wody, dlatego gryzonie podwajające spożycie wody pozostały na tyle zdrowe, by nadal brać udział w studium. Niestety, 6 N. albigula straciło 10% masy ciała, co oznaczało, że zdechłyby, jeśli eksperymenty na nich byłyby kontynuowane.
      Amerykanie rozdrabniali wysuszony jałowiec w blenderze, a powstałą w ten sposób papkę łączyli z karmą dla królików. Dawki rośliny i toksyny miały wzrastać, zastosowano więc następujący schemat: 0%, 25%, 50%, 75% i 90% jałowca (każda z dawek obowiązywała przez 3 kolejne noce). Przez 15 dni monitorowano wagę zwierząt, spożycie pokarmu i wody. Pokarm odważano. Za rozpoczęcie posiłku uznawano sytuację, gdy gryzoń zjadł co najmniej 0,1 g paszy. Musiał też spędzić na jedzeniu 5 min lub więcej.
      Wyspecjalizowane gryzonie utrzymały wagę i nie zmieniły tego, jak dużo i jak często jadły. U gatunku holistycznego, w miarę jak ilość jałowca w karmie wzrosła od 0 do 90%, nastąpił spadek wagi, zmniejszenie wielkości posiłku o połowę (zmniejszyła się też liczba posiłków), czas między posiłkami wzrósł o 10%, a ilość wypijanej wody podwoiła się. Skąd N. albigula wie, kiedy zacząć ograniczać jedzenie? Myślimy, że istnieją receptory w przewodzie pokarmowym, które monitorują spożycie toksyny. Niewykluczone, że przypominają receptory goryczy z języka. Inni badacze wykryli je w jelitach innych gatunków gryzoni. Jeśli aktywacji ulega odpowiednia liczba receptorów, do mózgu dociera sygnał, by zastopować jedzenie jałowca.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Grzywak (Lophiomys imhausi), żyjący we wschodniej Afryce gryzoń z rodziny chomikowatych, wykorzystuje toksynę z kory i korzeni rosnącego w tych samych rejonach drzewa Acokanthera schimperi, by odstraszyć atakujące go drapieżniki.
      Jak tłumaczą członkowie brytyjsko-kenijsko-amerykańskiego zespołu Jonathana Kingdona z Uniwersytetu Oksfordzkiego, "niejadalność przez przywłaszczenie" jest wykorzystywana przez wiele bezkręgowców i przez kilka grup kręgowców. Dotąd podobnego mechanizmu obronnego nie opisano u żadnego ssaka łożyskowego. Grzywakowi należy się więc palma pierwszeństwa. Zwierzę miażdży i żuje korzenie oraz korę A. schimperi, a następnie zaczyna się ślinić na wyspecjalizowane włosy, które nasiąkają toksyną na wypadek ugryzienia przez napastnika. Gryzoń wykorzystuje właściwości kardenolidu blisko spokrewnionego ze strofantyną, czyli związkiem chemicznym stosowanym przez Masajów do zatruwania strzał.
      Naukowcy nadal nie mogą wyjść z podziwu, że żując toksyczną roślinę, grzywak sam się nie zatruwa, ponieważ od dawna podkreśla się, że występujące w A. schimperi związki pozwalają zabić dużo większego od gryzonia słonia.
      Przed publikacją artykułu ekipy prof. Kingdona pojawiały się doniesienia o psach, które padały martwe po ugryzieniu grzywaka. Wcześniej nikt nie miał jednak pojęcia, że gryzoń wspomaga się trującą rośliną. Spokojny grzywak wygląda jak skrzyżowanie skunksa ze szczurem i jeżem. Gdy zaatakują go szakal czy lampart, nie ucieka, tylko zastyga w bezruchu i eksponuje biegnący po boku czarno-biały pas. To tutaj znajdują się włosy z toksyną.
      Toksyna jest związkiem organicznym [glikozydem nasercowym]. Wszyscy mamy jej trochę w organizmie, gdzie kontroluje siłę tętna, lecz jeśli ilość jest za duża, serce pracuje tak intensywnie, że może dojść do zawału.
      Szczegółowe badania pod mikroskopem ujawniły, że włosy na boku mają nietypową budowę. Pobierają toksynę podobnie jak knot świecy roztopiony wosk, dzięki czemu każdy włosek jest wysycony maksymalną dawką trucizny. Nikt z nas nie widział włosów tak złożonych jak te: z ukośnym splotem [kratownicą] w rejonie ściany i pęczkiem delikatnych włókien w rdzeniu. Byliśmy zaskoczeni skutecznością podsiąkania cieczami oraz ich magazynowania - podkreśla prof. Fritz Vollrath. Poza czarno-białym pasem na boku, reszta włosów grzywaka ma typową budowę włosów ssaczych. Biolodzy są przekonani, że "sugestywne" ubarwienie z flanki skłania drapieżców do kąsania jedynej toksycznej części L. imhausi. Jeśli napastnik nie umrze w wyniku zatrucia, w przyszłości na pewno nie będzie już chciał polować na grzywaka.
      Obserwowaliśmy grzywaka, który obrywał trującą korę prosto z drzewa, przeżuwał ją, a następnie celowo rozprowadzał na bokach powstałą w ten sposób papkę. Znajdujące się tam włosy są tak pomyślane, by działając jak knot, szybko wchłonęły toksyczną miksturę - opowiada Kingdon. Profesor dodaje, że jeże czasem wgryzają się w gruczoły jadowe ropuch i rozprowadzają toksynę po kolcach, ale taktyka ta nie może raczej doprowadzić do niczyjego zgonu i wywołuje zwykły dyskomfort.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu w Edynburgu zbadali żywego ptasznika za pomocą rezonansu magnetycznego. Zależało im na obejrzeniu działającego przewodu pokarmowego i serca. Na nagraniach wideo widać krew przepływającą przez serce, okazało się też, że u pająka występuje unikatowy rodzaj skurczu mięśnia sercowego - tzw. podwójne uderzenie. Tyle trzeba, by narząd wprowadził krew do naczyń.
      Merrifield wierzy, że technologię tę można wykorzystać do bardzo wielu zbożnych celów, m.in. by uzyskać odpowiedzi na fundamentalne pytania biologiczne. Warto by się na przykład upewnić co do składu chemicznego jadu ptaszników. Jad ma zaś zastosowanie w rolnictwie jako [...] naturalny pestycyd. Z bardziej akademickich problemów: gdybyśmy dali radę zestawić skany uzyskane podczas rezonansu mózgu pająka z jego zachowaniem i połączyć to z podobnymi danymi od innych bezkręgowców, moglibyśmy sprecyzować, jak wyewoluowała inteligencja.
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...